基于光譜無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的鑒別變質(zhì)牛奶研究

摘要：隨著目前中國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展，食品安全問(wèn)題事件頻頻發(fā)生，社會(huì)對(duì)食品安全問(wèn)題的越發(fā)關(guān)注，這對(duì)食品安全監(jiān)測(cè)技術(shù)提出了更高的要求。近年來(lái)，光譜檢測(cè)技術(shù)以其高效無(wú)損準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)，已在食品檢測(cè)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。本文簡(jiǎn)略闡述了近年來(lái)在食品安全問(wèn)題嚴(yán)重的背景下光譜檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，主要通過(guò)一個(gè)測(cè)定牛奶未變質(zhì)和變質(zhì)后的光譜曲線及其變質(zhì)過(guò)程中的光譜曲線的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析，對(duì)實(shí)驗(yàn)做出總結(jié)并得出結(jié)論，從而揭示光譜檢測(cè)技術(shù)在食品檢測(cè)領(lǐng)域的潛力，證明這種檢測(cè)技術(shù)確實(shí)是一種切實(shí)可行的技術(shù)且具有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文最后對(duì)光譜檢測(cè)技術(shù)在食品安全領(lǐng)域的應(yīng)用做出了展望，希望其能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，為我國(guó)的食品安全問(wèn)題的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：光譜技術(shù)：光譜檢測(cè)技術(shù)：無(wú)損檢測(cè)；食品安全

中圖分類號(hào)：O657.37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-3178（2018）19-0355-01

常言道“民以食為天”，食品安全無(wú)疑是居民們最關(guān)心也最擔(dān)心的問(wèn)題。在這樣的背景下，食品安全檢測(cè)顯得尤為重要，本次研究在光譜無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的背景下，進(jìn)行一個(gè)基礎(chǔ)且便于操作的實(shí)驗(yàn)探究，以揭示光譜檢測(cè)技術(shù)在食品安全領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

1光譜檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著光譜學(xué)的發(fā)展，光譜學(xué)應(yīng)用到了許多領(lǐng)域。在食品檢測(cè)的

領(lǐng)域，光譜檢測(cè)作為一種新興的檢測(cè)手段，發(fā)揮著重要作用。不同于傳統(tǒng)食品檢測(cè)方法的流程耗時(shí)長(zhǎng)、價(jià)格昂貴、處理流程繁瑣的劣勢(shì)，光譜檢測(cè)技術(shù)是一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，能夠保證食品樣品在不被破壞的前提下，探究其特有的理化屬性。而且通過(guò)這種檢測(cè)方法，樣品制備簡(jiǎn)單，只需粉碎，無(wú)需進(jìn)行任何化學(xué)試劑前處理，或者根本不用進(jìn)行樣品制備，對(duì)樣品無(wú)損耗，測(cè)定后仍然可以將樣品用作其他用途。這樣大大降低了操作費(fèi)用，同時(shí)避免了對(duì)環(huán)境的污染和破壞。[1]

從2000年開始，光譜技術(shù)被應(yīng)用于食品安全檢測(cè)中，各種不同波段，不同檢測(cè)方式的光譜技術(shù)逐漸被開發(fā)。目前在食品安全檢測(cè)中研究和應(yīng)用較多的光譜技術(shù)為近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)、拉曼光譜檢測(cè)技術(shù)、高光譜成像檢測(cè)技術(shù)、X射線檢測(cè)技術(shù)、熒光光譜檢測(cè)技術(shù)以及太赫茲波譜檢測(cè)技術(shù)[2]。基于這些光譜檢測(cè)技術(shù)的家用便攜式光譜儀已進(jìn)入人們的生活。這類儀器在保證了高準(zhǔn)確度的同時(shí)，

還具有檢驗(yàn)方法固定、操作對(duì)人員要求不高的優(yōu)點(diǎn)。

2實(shí)驗(yàn)探究

2.1實(shí)驗(yàn)研究?jī)?nèi)容與目的

研究采用常見的牛奶這一樣品進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)比分析研究多純牛奶及其變質(zhì)過(guò)程中光譜曲線變化情況，目的是揭示光譜檢測(cè)技術(shù)在食品安全領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

2.2實(shí)驗(yàn)研究步驟

2.2.1樣本采集與設(shè)計(jì)

首先，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求購(gòu)買了伊利純牛奶為樣本，用同樣材質(zhì)同種深度的小紙杯作為盛放牛奶的容器，測(cè)定其光譜數(shù)據(jù)作為對(duì)照組數(shù)據(jù)。然后將牛奶放在潮熱的空氣中進(jìn)行變質(zhì)處理，以其味道的變化作為其已變質(zhì)的依據(jù)。將變質(zhì)一天后的牛奶作為D1樣本，以此類推，變質(zhì)后第二天的牛奶作為D2樣本，變質(zhì)后第三天的牛奶作為D3樣本。

2.2.2實(shí)驗(yàn)測(cè)定基本步驟

（1）連接電腦與USB2000+光纖光譜儀，將探頭帽在探頭上戴

緊，打開spectrasuite軟件，測(cè)量暗光源數(shù)據(jù)（Dark）并保存。（2）在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)取鎢燈光為光源，將光源投射于定標(biāo)白板上，

將光譜儀的探頭固定使其保持不動(dòng)，使探頭對(duì)準(zhǔn)定標(biāo)白板上一點(diǎn)，測(cè)定參考光源數(shù)據(jù)（Reference）并保存。

（3）繼續(xù)固定光譜儀探頭不動(dòng)，將待測(cè)牛奶樣品放置于樣本臺(tái)上，使其對(duì)準(zhǔn)樣品表面上一點(diǎn)，測(cè)量并保存牛奶光譜數(shù)據(jù)。每天于固定時(shí)間下午四點(diǎn)測(cè)量各牛奶的光譜數(shù)據(jù)并保存。

2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.3.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.3.2對(duì)比分析

伊利純牛奶在變質(zhì)過(guò)程中的光譜曲線變化情況的對(duì)比分析：伊利純牛奶在變質(zhì)過(guò)程中，其在不同時(shí)間段后的光譜曲線的峰值整體呈上升趨勢(shì)，有較大差異，如圖1所示。說(shuō)明純牛奶在變質(zhì)過(guò)程中，其成分會(huì)發(fā)生變化，使其光譜曲線發(fā)生變化。其均在600nm—700nm波段達(dá)到峰值，說(shuō)明各變質(zhì)時(shí)段后的伊利純牛奶在此波段反射率較大。

3研究結(jié)論

伊利純牛奶在其變質(zhì)過(guò)程中，其曲線有較大差異，故若使用光

譜檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行牛奶的檢測(cè)，可以對(duì)牛奶制定其品質(zhì)的合格標(biāo)準(zhǔn)。以此類推，針對(duì)同種食品的檢測(cè)也可以對(duì)其品質(zhì)指定其相應(yīng)的合格標(biāo)準(zhǔn)，證明了光譜檢測(cè)技術(shù)的可行性與發(fā)展?jié)摿?。綜上所述，光譜檢測(cè)技術(shù)在食品檢測(cè)方面有著可觀的發(fā)展前景與發(fā)展?jié)摿Γ且豁?xiàng)便捷且準(zhǔn)確的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。

4總結(jié)與展望

實(shí)驗(yàn)結(jié)合了光譜學(xué)、食品檢驗(yàn)學(xué)等學(xué)科知識(shí)，利用不同食物的

特征光譜有差異這一特點(diǎn)，對(duì)不同牛奶的光譜曲線及其變質(zhì)不同時(shí)間后的光譜曲線進(jìn)行了定性分析。后續(xù)的研究可通過(guò)牛奶譜線特性曲線的進(jìn)一步研究，根據(jù)國(guó)家對(duì)于奶制品合格的規(guī)定，能夠出定量的結(jié)果和判斷牛奶是否合格的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于光譜無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在食品檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用，有以下幾點(diǎn)展望：

（1）光譜檢測(cè)技術(shù)的研究是當(dāng)前科學(xué)研究的一大熱點(diǎn)，擁有巨大的發(fā)展前景。希望相關(guān)科研人員以及政府積極推進(jìn)此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，使我國(guó)食品安全問(wèn)題不斷減少。

（2）推進(jìn)光譜檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，光譜檢測(cè)儀器也應(yīng)不斷提高。希望其能向更精準(zhǔn)更便捷的方向發(fā)展，且在成本方面應(yīng)有所調(diào)整。另外，希望相關(guān)科研人士能夠推動(dòng)便攜式光譜儀走進(jìn)人們的生活，使民眾對(duì)于食品的安全更加放心。

（3）光譜檢測(cè)技術(shù)已有了可觀的發(fā)展前景，希望其能在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮自己獨(dú)有的作用，使科技能夠真正實(shí)現(xiàn)強(qiáng)國(guó)、便民，發(fā)揮科技進(jìn)步和科技創(chuàng)新的巨大作用。

參考文獻(xiàn)

[1]張力培，魯雄.近紅外光譜分析技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

[J].輕工科技，2016，32（02）：103-105.

[2]黃謙，朱明揚(yáng)，劉劍波，余蓮芳，高煒.光譜檢測(cè)技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用[J].食品安全導(dǎo)刊，2017（12）：102-103.

作者簡(jiǎn)介：

蔡欣雨（2001.3.21—），女，漢族，學(xué)生，目前就讀于新疆昌吉州第一中學(xué)高三年級(jí)。